(57)【要約】【課題】  ＣＭＯＳセンサを利用して、最適なフォーカス位置を得ることができるようにする。【解決手段】  露光時間算出部４１は、入力される各種の信号に基づいて、制御露光時間を算出し、ＡＦ枠選択部４２は、撮像センサ４を構成するＣＭＯＳイメージセンサの中ので、オートフォーカスに必要となる所定の範囲（枠）をＡＦ枠として選択する。ディレイ算出部４３は、ＡＦ枠選択部４２により選択されたＡＦ枠に対応するディレイを算出し、制御露光時間に対する、実際の露光時間を算出する。重心位置算出部４４は、フォーカスレンズの駆動履歴および実際の露光時間の履歴に基づいて、山登りオートフォーカスにおいて必要となる重心位置を算出する。本発明は、ビデオカメラに適用することができる。【選択図】図２
2005326706.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォーカスレンズおよび撮像センサを有する撮像装置において、
合焦のために、前記フォーカスレンズの移動を制御するフォーカスレンズ制御手段と、
前記撮像センサの露光時間を算出する露光時間算出手段と、
前記撮像センサにおいて、合焦のための前記フォーカスレンズの移動の制御に利用される画素の範囲を選択する範囲選択手段と、
前記範囲選択手段により選択された前記画素の範囲に基づいて、前記露光時間算出手段により算出された前記露光時間に対する前記画素の範囲に対応する露光時間の遅延を算出する遅延算出手段と、
前記露光時間算出部により算出された露光時間を、前記遅延算出手段が算出した遅延に基づいて補正した補正露光時間を算出する補正露光時間算出手段と、
合焦のために、前記フォーカスレンズ制御手段により移動が制御された前記フォーカスレンズの移動に関する情報、および前記補正露光時間に関する情報に基づいて、合焦のために必要となる位置であって、所定の期間中に移動された前記フォーカスレンズの代表位置である重心位置を算出する重心位置算出手段と
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記撮像センサから出力される撮像信号に基づいて、合焦のための焦点評価値を算出する評価値算出手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記評価値算出手段は、前記撮像信号の輝度信号の高周波成分に基づいて、前記焦点評価値を算出する
ことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記焦点評価値と、前記フォーカスレンズの重心位置とに基づいて、前記フォーカスレンズの合焦位置を特定する
ことを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記遅延算出手段は、前記撮像センサの露光時間と、前記範囲選択手段により選択された前記画素が電荷を蓄積する時間との差異に基づいて、前記遅延を算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記撮像センサは、ＣＭＯＳイメージセンサにより構成される
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項７】
フォーカスレンズおよび撮像センサを有し、合焦のために前記フォーカスレンズを移動させる撮像装置の撮像方法において、
前記撮像センサの露光時間を算出する露光時間算出ステップと、
前記撮像センサにおいて、合焦のための前記フォーカスレンズの移動の制御に利用される画素の範囲を選択する範囲選択ステップと、
前記範囲選択ステップの処理により選択された前記画素の範囲に基づいて、前記露光時間算出ステップの処理により算出された前記露光時間に対する、前記画素の範囲に対応する露光時間の遅延を算出する遅延算出ステップと、
前記露光時間算出ステップの処理により算出された露光時間を、前記遅延算出ステップが算出した遅延に基づいて補正した補正露光時間を算出する補正露光時間算出ステップと、
合焦のために、前記フォーカスレンズ制御手段により移動が制御された前記フォーカスレンズの移動に関する情報、および前記補正露光時間に関する情報に基づいて、合焦のために必要となる位置であって、所定の期間中に移動された前記フォーカスレンズの代表位置である重心位置を算出する重心位置算出ステップと
を含むことを特徴とする撮像方法。
【請求項８】
フォーカスレンズおよび撮像センサを有し、合焦のために前記フォーカスレンズを移動させる撮像装置のプログラムにおいて、
前記撮像センサの露光時間の算出を制御する露光時間算出制御ステップと、
前記撮像センサにおいて、合焦のための前記フォーカスレンズの移動の制御に利用される画素の範囲の選択を制御する範囲選択制御ステップと、
前記範囲選択制御ステップの処理により選択された前記画素の範囲に基づいて、前記露光時間算出制御ステップの処理により算出された前記露光時間に対する、前記画素の範囲に対応する露光時間の遅延の算出を制御する遅延算出制御ステップと、
前記露光時間算出制御ステップの処理により算出された露光時間を、前記遅延算出制御ステップが算出した遅延に基づいて補正した補正露光時間の算出を制御する補正露光時間算出制御ステップと、
合焦のために、前記フォーカスレンズ制御手段により移動が制御された前記フォーカスレンズの移動に関する情報、および前記補正露光時間に関する情報に基づいて、合焦のために必要となる位置であって、所定の期間中に移動された前記フォーカスレンズの代表位置である重心位置の算出を制御する重心位置算出制御ステップと
をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項９】
フォーカスレンズおよび撮像センサを有し、合焦のために前記フォーカスレンズを移動させる撮像装置のプログラムが記録されている記録媒体において、
前記撮像センサの露光時間の算出を制御する露光時間算出制御ステップと、
前記撮像センサにおいて、合焦のための前記フォーカスレンズの移動の制御に利用される画素の範囲の選択を制御する範囲選択制御ステップと、
前記範囲選択制御ステップの処理により選択された前記画素の範囲に基づいて、前記露光時間算出制御ステップの処理により算出された前記露光時間に対する、前記画素の範囲に対応する露光時間の遅延の算出を制御する遅延算出制御ステップと、
前記露光時間算出制御ステップの処理により算出された露光時間を、前記遅延算出制御ステップが算出した遅延に基づいて補正した補正露光時間の算出を制御する補正露光時間算出制御ステップと、
合焦のために、前記フォーカスレンズ制御手段により移動が制御された前記フォーカスレンズの移動に関する情報、および前記補正露光時間に関する情報に基づいて、合焦のために必要となる位置であって、所定の期間中に移動された前記フォーカスレンズの代表位置である重心位置の算出を制御する重心位置算出制御ステップと
をコンピュータに実行させるプログラムが記録されることを特徴とする記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置および方法、プログラム並びに記録媒体に関し、特に、ＣＭＯＳセンサを利用して、最適なフォーカス位置を得ることができるようにする撮像装置および方法、プログラム並びに記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ディジタルスチルカメラやビデオカメラなどに利用される撮像素子として、ＣＣＤ（charge coupled device）イメージセンサが多く利用されてきた。自動的にフォーカス位置を検出するオートフォーカス（ＡＦ）機能をもったディジタルスチルカメラやビデオカメラでは、例えば、撮像素子から出力される信号の評価値を山登り法などにより評価して、最適なフォーカス位置を特定する。
【０００３】
また、ＡＦ機能を実現するとき、周囲の光量の変化などにより撮像素子から出力される信号の評価値が変化することを抑制する方法も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
一方、近年では、ＣＣＤイメージセンサに代わるあらたな撮像素子としてＣＭＯＳ（complementary metal oxide semiconductor）イメージセンサが注目されている。ＣＭＯＳイメージセンサは、個々の画素で信号をいったん増幅することにより、ＣＣＤイメージセンサと比較して信号を取り出す際ノイズの影響を小さくすることができる。
【０００５】
また、ＣＭＯＳイメージセンサの製造には、ＣＣＤイメージセンサのように特有のプロセスは必要なく、既存のメモリやＬＳＩを製造するプロセスをそのまま使うことができるので、イメージセンサの製造コストを抑制することができるとともに、撮像素子としての機能だけではなく、信号処理やＩ/Ｏなどの複数の周辺回路を同じチップ上に形成でき、装置を小型化することができる。さらに、ＣＣＤイメージセンサでは垂直ＣＣＤと水平ＣＣＤを駆動するために正負合わせて３電源が必要であるが、ＣＭＯＳイメージセンサでは低電圧単一電源があればよいので、CCDイメージセンサと比較して消費電力を抑制することができる。
【特許文献１】特開平８−１５６０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ＣＭＯＳイメージセンサを用いたディジタルスチルカメラやビデオカメラなどで、ＡＦ機能を実現する場合、ＣＣＤイメージセンサとＣＭＯＳイメージセンサとでは信号の読み出し方式が異なるため、この違いの整合をとる必要が出てくる。
【０００７】
すなわち、ＣＣＤイメージセンサのＣＣＤには電荷保持機能があるため、垂直ＣＣＤを１画面分のバッファメモリとして用いることができる。これにより、信号電荷の蓄積時間と読み出し時間を分離することができるため、画素の位置にかかわらず、１画面の信号電荷に蓄積時間（光電変換素子に対する露光時間）の同時性をもたせることができる。しかし、ＣＭＯＳイメージセンサでは、ＣＭＯＳスイッチにより画素１つ１つの電荷量を電圧に変換して、それにより得られた信号を画素単位で順に転送（読み出し）していくため、画素位置により蓄積時間（光電変換素子に対する露光時間）の差（ディレイ）が生じる。
【０００８】
このため、従来のＣＣＤイメージセンサを利用したディジタルスチルカメラ、ビデオカメラなどのＡＦ機能を、ＣＭＯＳイメージセンサを利用したディジタルスチルカメラ、ビデオカメラなどに適用しても、そのカメラにおいて、フォーカスレンズの移動速度が速い場合、露光時間が長く設定されているなどの場合、オートフォーカスにより最適なフォーカス位置を特定することができないという課題があった。
【０００９】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、ＣＭＯＳセンサを利用して、最適なフォーカス位置を得ることができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の撮像装置は、フォーカスレンズおよび撮像センサを有する撮像装置において、合焦のために、前記フォーカスレンズの移動を制御するフォーカスレンズ制御手段と、前記撮像センサの露光時間を算出する露光時間算出手段と、前記撮像センサにおいて、合焦のための前記フォーカスレンズの移動の制御に利用される画素の範囲を選択する範囲選択手段と、前記範囲選択手段により選択された前記画素の範囲に基づいて、前記露光時間算出手段により算出された前記露光時間に対する前記画素の範囲に対応する露光時間の遅延を算出する遅延算出手段と、前記露光時間算出部により算出された露光時間を、前記遅延算出手段が算出した遅延に基づいて補正した補正露光時間を算出する補正露光時間算出手段と、合焦のために、前記フォーカスレンズ制御手段により移動が制御された前記フォーカスレンズの移動に関する情報、および前記補正露光時間に関する情報に基づいて、合焦のために必要となる位置であって、所定の期間中に移動された前記フォーカスレンズの代表位置である重心位置を算出する重心位置算出手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
前記撮像センサから出力される撮像信号に基づいて、合焦のための焦点評価値を算出する評価値算出手段をさらに備えるようにすることができる。
【００１２】
前記評価値算出手段は、撮像信号の輝度信号の高周波成分に基づいて、焦点評価値を算出するようにすることができる。
【００１３】
前記焦点評価値と、フォーカスレンズの重心位置とに基づいて、フォーカスレンズの合焦位置を特定するようにすることができる。
【００１４】
前記遅延算出手段は、撮像センサの露光時間と、範囲選択手段により選択された画素が電荷を蓄積する時間との差異に基づいて、遅延を算出するようにすることができる。
【００１５】
前記撮像センサは、ＣＭＯＳイメージセンサにより構成されるようにすることができる。
【００１６】
本発明の撮像方法は、フォーカスレンズおよび撮像センサを有し、合焦のためにフォーカスレンズを移動させる撮像装置の撮像方法において、撮像センサの露光時間を算出する露光時間算出ステップと、撮像センサにおいて、合焦のためのフォーカスレンズの移動の制御に利用される画素の範囲を選択する範囲選択ステップと、範囲選択ステップの処理により選択された画素の範囲に基づいて、露光時間算出ステップの処理により算出された露光時間に対する、画素の範囲に対応する露光時間の遅延を算出する遅延算出ステップと、露光時間算出ステップの処理により算出された露光時間を、遅延算出ステップが算出した遅延に基づいて補正した補正露光時間を算出する補正露光時間算出ステップと、合焦のために、フォーカスレンズ制御手段により移動が制御されたフォーカスレンズの移動に関する情報、および補正露光時間に関する情報に基づいて、合焦のために必要となる位置であって、所定の期間中に移動されたフォーカスレンズの代表位置である重心位置を算出する重心位置算出ステップとを含むことを特徴とする。
【００１７】
本発明のプログラムは、フォーカスレンズおよび撮像センサを有し、合焦のためにフォーカスレンズを移動させる撮像装置のプログラムにおいて、撮像センサの露光時間の算出を制御する露光時間算出制御ステップと、撮像センサにおいて、合焦のためのフォーカスレンズの移動の制御に利用される画素の範囲の選択を制御する範囲選択制御ステップと、範囲選択制御ステップの処理により選択された画素の範囲に基づいて、露光時間算出制御ステップの処理により算出された露光時間に対する、画素の範囲に対応する露光時間の遅延の算出を制御する遅延算出制御ステップと、露光時間算出制御ステップの処理により算出された露光時間を、遅延算出制御ステップが算出した遅延に基づいて補正した補正露光時間の算出を制御する補正露光時間算出制御ステップと、合焦のために、フォーカスレンズ制御手段により移動が制御されたフォーカスレンズの移動に関する情報、および補正露光時間に関する情報に基づいて、合焦のために必要となる位置であって、所定の期間中に移動されたフォーカスレンズの代表位置である重心位置の算出を制御する重心位置算出制御ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００１８】
本発明の記録媒体は、フォーカスレンズおよび撮像センサを有し、合焦のためにフォーカスレンズを移動させる撮像装置のプログラムが記録されている記録媒体において、撮像センサの露光時間の算出を制御する露光時間算出制御ステップと、撮像センサにおいて、合焦のためのフォーカスレンズの移動の制御に利用される画素の範囲の選択を制御する範囲選択制御ステップと、範囲選択制御ステップの処理により選択された画素の範囲に基づいて、露光時間算出制御ステップの処理により算出された露光時間に対する、画素の範囲に対応する露光時間の遅延の算出を制御する遅延算出制御ステップと、露光時間算出制御ステップの処理により算出された露光時間を、遅延算出制御ステップが算出した遅延に基づいて補正した補正露光時間の算出を制御する補正露光時間算出制御ステップと、合焦のために、フォーカスレンズ制御手段により移動が制御されたフォーカスレンズの移動に関する情報、および補正露光時間に関する情報に基づいて、合焦のために必要となる位置であって、所定の期間中に移動されたフォーカスレンズの代表位置である重心位置の算出を制御する重心位置算出制御ステップとをコンピュータに実行させるプログラムが記録されることを特徴とする。
【００１９】
本発明の撮像装置および方法、並びにプログラムにおいては、撮像センサの露光時間が算出され、撮像センサにおいて、合焦のためのフォーカスレンズの移動の制御に利用される画素の範囲が選択され、選択された画素の範囲に基づいて、算出された露光時間に対する、画素の範囲に対応する露光時間の遅延が算出される。また、算出された露光時間を、遅延に基づいて補正した補正露光時間が算出され、合焦のために、フォーカスレンズ制御手段により移動が制御されたフォーカスレンズの移動に関する情報、および補正露光時間に関する情報に基づいて、合焦のために必要となる位置であって、所定の期間中に移動されたフォーカスレンズの代表位置である重心位置が算出される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、ＣＭＯＳセンサを利用して、最適なフォーカス位置を得るようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に本発明の実施の形態を説明するが、本明細書に記載した発明と、発明の実施の形態との対応関係を例示すると、次のようになる。この記載は、本明細書に記載されている発明をサポートする実施の形態が明細書に記載されていることを確認するためのものである。従って、明細書には記載されているが、ここには記載されていない実施の形態があったとしても、そのことは、その実施の形態が、その発明に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、実施の形態が発明に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その実施の形態が、その発明以外の発明には対応しないものであることを意味するものでもない。
【００２２】
さらに、この記載は、明細書に記載されている発明が、全て請求されていることを意味するものではない。換言すれば、この記載は、明細書に記載されている発明であって、この出願では請求されていない発明の存在、すなわち、将来、分割出願されたり、補正により出願、または追加される発明の存在を否定するものではない。
【００２３】
請求項１に記載の撮像装置は、フォーカスレンズ（例えば、図１のフォーカスレンズ３）および撮像センサ（例えば、図１の撮像センサ４）を有する撮像装置（例えば、図１のビデオカメラ）において、合焦のために、前記フォーカスレンズの移動を制御するフォーカスレンズ制御手段（例えば、図２のＡＦ制御部４５）と、前記撮像センサの露光時間（例えば、図１３の制御露光時間）を算出する露光時間算出手段（例えば、図１の露光時間算出部４１）と、前記撮像センサにおいて、合焦のための前記フォーカスレンズの移動の制御に利用される画素の範囲（例えば、図１１のAF枠）を選択する範囲選択手段（例えば、図２のＡＦ枠選択部４２）と、前記範囲選択手段により選択された前記画素の範囲に基づいて、前記露光時間算出手段により算出された前記露光時間に対する前記画素の範囲に対応する露光時間の遅延（例えば、図１３のＡ枠ディレイ）を算出する遅延算出手段（例えば、図１４のステップＳ３４の処理を実行する図２のディレイ算出部４３）と、前記露光時間算出部により算出された露光時間を、前記遅延算出手段が算出した遅延に基づいて補正した補正露光時間（例えば、実際の露光時間）を算出する補正露光時間算出手段（例えば、図１４のステップＳ３５の処理を実行する図２のディレイ算出部４３）と、合焦のために、前記フォーカスレンズ制御手段により移動が制御された前記フォーカスレンズの移動に関する情報（例えば、図３の駆動履歴）、および前記補正露光時間に関する情報に基づいて、合焦のために必要となる位置であって、所定の期間中（例えば、図３の４つのＶＤ周期）に移動された前記フォーカスレンズの代表位置である重心位置（例えば、図３の重心位置）を算出する重心位置算出手段（例えば、図２の重心位置算出部４４）とを備える。
【００２４】
請求項２に記載の撮像装置は、前記撮像センサから出力される撮像信号に基づいて、合焦のための焦点評価値を算出する評価値算出手段（例えば、図１のＡＦ検波部７）をさらに備えるようにすることができる。
【００２５】
請求項４に記載の撮像装置は、前記焦点評価値と、前記フォーカスレンズの重心位置とに基づいて、前記フォーカスレンズの合焦位置を特定する（例えば、図７の山登り制御により特定する）ようにすることができる。
【００２６】
請求項６に記載の撮像装置は、前記撮像センサが、ＣＭＯＳ（complementary metal oxide semiconductor）イメージセンサ（例えば、図９のＣＭＯＳイメージセンサ）により構成されるようにすることができる。
【００２７】
請求項７に記載の撮像方法は、フォーカスレンズ（例えば、図１のフォーカスレンズ３）および撮像センサ（例えば、図１の撮像センサ４）を有し、合焦のために前記フォーカスレンズを移動させる撮像装置（例えば、図１のビデオカメラ）の撮像方法において、前記撮像センサの露光時間（例えば、図１３の制御露光時間）を算出する露光時間算出ステップ（例えば、図１４のステップＳ３２）と、前記撮像センサにおいて、合焦のための前記フォーカスレンズの移動の制御に利用される画素の範囲（例えば、図１１のAF枠）を選択する範囲選択ステップ（例えば、図１４のステップＳ３３）と、前記範囲選択ステップの処理により選択された前記画素の範囲に基づいて、前記露光時間算出ステップの処理により算出された前記露光時間に対する、前記画素の範囲に対応する露光時間の遅延（例えば、図１３のＡ枠ディレイ）を算出する遅延算出ステップ（例えば、図１４のステップＳ３４）と、前記露光時間算出ステップの処理により算出された露光時間を、前記遅延算出ステップが算出した遅延に基づいて補正した補正露光時間（例えば、実際の露光時間）を算出する補正露光時間算出ステップ（例えば、図１４のステップＳ３５）と、合焦のために、前記フォーカスレンズ制御手段により移動が制御された前記フォーカスレンズの移動に関する情報（例えば、図３の駆動履歴）、および前記補正露光時間に関する情報に基づいて、合焦のために必要となる位置であって、所定の期間中（例えば、図３の４つのＶＤ周期）に移動された前記フォーカスレンズの代表位置である重心位置（例えば、図３の重心位置）を算出する重心位置算出ステップ（例えば、図１４のステップＳ３６）とを含む。
【００２８】
請求項８に記載のプログラムは、フォーカスレンズ（例えば、図１のフォーカスレンズ３）および撮像センサ（例えば、図１の撮像センサ４）を有し、合焦のために前記フォーカスレンズを移動させる撮像装置（例えば、図１のビデオカメラ）のプログラムにおいて、前記撮像センサの露光時間（例えば、図１３の制御露光時間）の算出を制御する露光時間算出制御ステップ（例えば、図１４のステップＳ３２）と、前記撮像センサにおいて、合焦のための前記フォーカスレンズの移動の制御に利用される画素の範囲（例えば、図１１のAF枠）の選択を制御する範囲選択制御ステップ（例えば、図１４のステップＳ３３）と、前記範囲選択制御ステップの処理により選択された前記画素の範囲に基づいて、前記露光時間算出制御ステップの処理により算出された前記露光時間に対する、前記画素の範囲に対応する露光時間の遅延（例えば、図１３のＡ枠ディレイ）の算出を制御する遅延算出制御ステップ（例えば、図１４のステップＳ３４）と、前記露光時間算出制御ステップの処理により算出された露光時間を、前記遅延算出制御ステップが算出した遅延に基づいて補正した補正露光時間（例えば、実際の露光時間）の算出を制御する補正露光時間算出制御ステップ（例えば、図１４のステップＳ３５）と、合焦のために、前記フォーカスレンズ制御手段により移動が制御された前記フォーカスレンズの移動に関する情報（例えば、図３の駆動履歴）、および前記補正露光時間に関する情報に基づいて、合焦のために必要となる位置であって、所定の期間中（例えば、図３の４つのＶＤ周期）に移動された前記フォーカスレンズの代表位置である重心位置（例えば、図３の重心位置）の算出を制御する重心位置算出制御ステップ（例えば、図１４のステップＳ３６）とをコンピュータに実行させる。
【００２９】
請求項９に記載の記録媒体は、フォーカスレンズ（例えば、図１のフォーカスレンズ３）および撮像センサ（例えば、図１の撮像センサ４）を有し、合焦のために前記フォーカスレンズを移動させる撮像装置（例えば、図１のビデオカメラ）のプログラムが記録されている記録媒体において、前記撮像センサの露光時間（例えば、図１３の制御露光時間）の算出を制御する露光時間算出制御ステップ（例えば、図１４のステップＳ３２）と、前記撮像センサにおいて、合焦のための前記フォーカスレンズの移動の制御に利用される画素の範囲（例えば、図１１のAF枠）の選択を制御する範囲選択制御ステップ（例えば、図１４のステップＳ３３）と、前記範囲選択制御ステップの処理により選択された前記画素の範囲に基づいて、前記露光時間算出制御ステップの処理により算出された前記露光時間に対する、前記画素の範囲に対応する露光時間の遅延（例えば、図１３のＡ枠ディレイ）の算出を制御する遅延算出制御ステップ（例えば、図１４のステップＳ３４）と、前記露光時間算出制御ステップの処理により算出された露光時間を、前記遅延算出制御ステップが算出した遅延に基づいて補正した補正露光時間（例えば、実際の露光時間）の算出を制御する補正露光時間算出制御ステップ（例えば、図１４のステップＳ３５）と、合焦のために、前記フォーカスレンズ制御手段により移動が制御された前記フォーカスレンズの移動に関する情報（例えば、図３の駆動履歴）、および前記補正露光時間に関する情報に基づいて、合焦のために必要となる位置であって、所定の期間中（例えば、図３の４つのＶＤ周期）に移動された前記フォーカスレンズの代表位置である重心位置（例えば、図３の重心位置）の算出を制御する重心位置算出制御ステップ（例えば、図１４のステップＳ３６）とをコンピュータに実行させるプログラムが記録される。
【００３０】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明を適用したビデオカメラの構成例を示すブロック図である。
【００３１】
ズームレンズ２およびフォーカスレンズ３を含むレンズブロック１は、光（すなわち、被写体の映像）を、撮像センサ４に入射させる。撮像センサ４は、光電変換を行う光電変換素子が２次元に配置されたものであって、その前面には、Ｒ，ＧおよびＢがモザイク状に配列された原色フィルタ（図示せず）が装着されている。すなわち、撮像センサ４は、レンズブロック１および原色フィルタを介して入射された被写体の光像を光電変換して撮像信号（電荷）を生成し、生成した撮像信号をカメラ信号処理部５に出力する。
【００３２】
撮像センサ４を構成する光電変換素子は、CCD（Charge Coupled Devices）イメージセンサ、CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサなどにより構成される。
【００３３】
カメラ信号処理部５は、撮像センサ４から入力された撮像信号に対し、サンプリング処理やＹＣ分離処理などを行い、輝度信号Ｙをゲート部６に出力し、輝度信号Ｙおよび色信号Ｃ（色差信号や原色信号など）などの信号を、メモリコントローラ１３に出力する。
【００３４】
ゲート部６は、カメラ信号処理部５から入力された信号のうち、予め設定された画面内の合焦検出領域に相当する信号のみを抽出してＡＦ（オートフォーカス）検波部７に出力する。ＡＦ検波部７は、入力された合焦検出領域に相当する映像信号の高周波成分を取り出し、それを整流検波してオートフォーカスに必要な焦点評価値を生成し、カメラコントローラ８のＡＦモジュール８ａに出力する。
【００３５】
カメラコントローラ８は、入力部１４から入力されるマニュアルフォーカス指示信号、ズーム指示信号、およびマニュアル／オートフォーカス切換え信号などに基づいて、レンズドライバ９および撮像素子ドライバ１２の駆動を制御する。さらに、ビデオカメラの露出を指定する信号なども、入力部１４を介してカメラコントローラ８に入力される。また、カメラコントローラ８のＡＦモジュール８ａは、映像信号から得られた焦点評価値に基づいて、オートフォーカスを行うようにレンズドライバ９を制御する。
【００３６】
レンズドライバ９は、カメラコントローラ８の制御の下、ズームレンズ２を駆動するモータ１０およびフォーカスレンズ３を駆動するモータ１１の駆動をそれぞれ制御する。モータ１０，１１は、レンズドライバ９の制御の下、ズームレンズ２またはフォーカスレンズ３の駆動をそれぞれ制御する。撮像素子ドライバ１２は、撮像センサ４を制御し、レンズブロック１および原色フィルタ（図示せず）を介して入射された被写体の光像を光電変換して撮像信号を生成させるようにしたり、電子シャッタ（図示せず）の駆動を制御する。
【００３７】
メモリコントローラ１３は、カメラ信号処理部５から入力された映像信号をメモリ１３ａに一時記憶するとともに、逐次それを読み出し、ディスプレイ（図示せず）に出力し、映像として表示させたり、あるいは、リムーバブルメディア（図示せず）に出力し、そこに記録させる。入力部１４は、ユーザによって操作され、ユーザからの各種指示信号をカメラコントローラ８に入力する。
【００３８】
このビデオカメラでは、例えば、撮像センサ４から得られる映像信号の輝度信号の高周波成分を焦点評価値とし、この焦点評価値が大きくなるようにフォーカスレンズ３を駆動させる、いわゆる山登りオートフォーカス方式を用いることで、オートフォーカスを実現する。
【００３９】
山登りオートフォーカスは、例えば、次のようにして行われる。すなわち、レンズドライバ９がモータ１１の駆動を制御して、フォーカスレンズ３の位置をfar（無限遠）方向からnear（至近）方向、またはnear方向からfar方向へ移動させていき、そのときＡＦ検波部７から出力されるオートフォーカスに必要な焦点評価値の変化をＡＦモジュール８ａで解析する。ＡＦモジュール８ａは、ＡＦ検波部７から入力される焦点評価値を取り込み、この評価値が最大になるように、フォーカスレンズ３を移動させるような、「山登り制御」を行わせる。
【００４０】
図２は、ＡＦモジュール８ａの詳細な構成例を示すブロック図である。
【００４１】
露光時間算出部４１は、入力部１４を介して入力される各種の信号に基づいて、露光時間を算出する。露光時間は、例えば、ユーザにより指定される露出の値に対応する、予め設定された時間として算出される。また、露出は、ユーザにより都度指定されるものであってもよいし、ビデオカメラの自動露出機能（以下、AE（Auto Exposure）と称する）により自動的に設定されるものであってもよい。
【００４２】
ＡＦ枠選択部４２は、撮像センサ４を構成する光電変換素子が、ＣＭＯＳイメージセンサにより構成されている場合、撮像センサの中ので、オートフォーカスに必要となる所定の範囲（枠）を、図１１を参照して後述するＡＦ枠として選択する。ディレイ算出部４３は、ＡＦ枠選択部４２により選択されたＡＦ枠に対応するディレイ（図１２を参照して後述）を算出する。
【００４３】
重心位置算出部４４は、山登りオートフォーカスにおいて必要となる重心位置を算出する。なお、重心位置については、図３を参照して後述する。ＡＦ制御部４５は、レンズドライバ９、および撮像素子ドライバ１２の駆動を制御して、フォーカスレンズ３の位置、および露光時間を調整するとともに、重心算出部４４により算出された重心位置に基づいて、ＡＦ検波部７から出力されるオートフォーカスに必要な焦点評価値を解析し、山登り制御によるオートフォーカスを行うよう各部を制御する。
【００４４】
ＡＦモジュール８ａを構成する各部は、バス４０を介して相互に接続され、バス４０は、ＡＦ検波部７、レンズドライバ９、撮像素子ドライバ１２、および入力部１４への信号の入出力を制御する。
【００４５】
次に図３を参照して、山登りオートフォーカスにおいて必要となる重心位置について説明する。
【００４６】
図３は、本発明を適用したビデオカメラによりオートフォーカスを行う際、横軸を時間とし、時間の経過に伴う、フォーカスレンズ３の駆動履歴（位置）、露光時間履歴、重心履歴、および露光時間履歴と重心履歴との積がそれぞれ記録された例を示す図である。この例では、図中の破線により横軸の時間が４つに区切られている。この破線により区切られた時間は、ビデオカメラにより撮影される映像の垂直同期信号（ＶＤ）の周期であり、例えば、１／６０秒とされる。また図中の斜線部７１で示される区間（時間）が露光時間とされている。
【００４７】
この例では、最初のＶＤ周期において、フォーカスレンズ３の位置は、0x00μｍ（サーチ開始位置）から0x80μmに移動している。ここで、「0x」は、表記される数値が１６進数であることを表す記号であり、「0x」に続いて記述される数値は、１６進数の数値であるものとする。
【００４８】
露光時間履歴は、そのＶＤ周期における露光時間を表すものであり、１／６０秒（＝ＶＤ周期）だけ露光された場合、値「0x80」が記録される。最初のＶＤ周期においては、露光されていないので露光時間履歴は、値「0x00」が記録されている。
【００４９】
重心履歴は、そのＶＤ周期における露光時間の中心におけるフォーカスレンズ３の位置を表すものであり、例えば、そのＶＤ周期において、１／６０秒露光された場合、露光が開始されてから（ＶＤ周期の開始時点から）１／１２０（＝（１／６０）／２）秒経過した時点でのフォーカスレンズ３の位置が記録される。最初のＶＤ周期においては、露光されていないので重心履歴は記録されていない。
【００５０】
露光時間履歴*重心履歴は、露光時間履歴と重心履歴との積の値を表すものであり、最初のＶＤ周期においては、値「0x00」（＝露光時間履歴（0x00）×重心履歴（0x00））が記録されている。なお、重心履歴が記録されていない場合、その値は便宜上、「0x00」として露光時間履歴と重心履歴との積が計算される。
【００５１】
第２番目のＶＤ周期において、フォーカスレンズ３の位置は、0x80μmから0x100μmに移動している。このとき、斜線部７１で示されるように、ＶＤ周期の約半分の時間だけ露光されている。すなわち、第２番目のＶＤ周期の開始時点から約１／１２０秒経過した時点から約１／１２０秒間だけ露光されている。
【００５２】
第２番目のＶＤ周期においては、１／１２０秒（＝ＶＤ周期の半分）だけ露光されているので、露光時間履歴には、値「0x40」（＝0x80／２）が記録されている。
【００５３】
また、第２番目のＶＤ周期における露光時間は、ＶＤ周期の開始時点から約１／１２０秒経過した時点から約１／１２０秒間なので、露光時間の中心は、ＶＤ周期の開始時点から約１／８０（＝１／１２０＋（１／１２０）／２）秒後となり、この時点のフォーカスレンズ３の位置0xE0（μm）が、第２番目のＶＤ周期における重心履歴として記録されている。
【００５４】
そして、露光時間履歴（0x40）×重心履歴（0xE0）＝0x3800が第２番目のＶＤ周期における露光時間履歴と重心履歴との積として記録されている。
【００５５】
第３番目のＶＤ周期において、フォーカスレンズ３の位置は、0x100μｍから0x160μmに移動している。このとき、斜線部７１で示されるように、ＶＤ周期と同じ時間だけ露光されている。すなわち、第３番目のＶＤ周期の開始時点から１／６０秒だけ露光されている。
【００５６】
第３番目のＶＤ周期においては、１／６０秒（＝ＶＤ周期）だけ露光されているので、露光時間履歴には、値「0x80」が記録されている。
【００５７】
また、第３番目のＶＤ周期における露光時間は、ＶＤ周期の開始時点から１／６０秒間なので、露光時間の中心は、ＶＤ周期の開始時点から１／１２０（＝（１／６０）／２）秒後となり、この時点のフォーカスレンズ３の位置0x130（μm）が、第３番目のＶＤ周期における重心履歴として記録されている。
【００５８】
そして、露光時間履歴（0x80）×重心履歴（0x130）＝0x9800が第３番目のＶＤ周期における露光時間履歴と重心履歴との積として記録されている。
【００５９】
第４番目のＶＤ周期において、フォーカスレンズ３の位置は、0x160μｍから0x160μmであり移動していない。このとき、斜線部７１で示されるように、ＶＤ周期と同じ時間だけ露光されている。すなわち、第４番目のＶＤ周期の開始時点から１／６０秒だけ露光されている。
【００６０】
第４番目のＶＤ周期においては、１／６０秒（＝ＶＤ周期）だけ露光されているので、露光時間履歴には、値「0x80」が記録されている。
【００６１】
また、第４番目のＶＤ周期における露光時間は、ＶＤ周期の開始時点から１／６０秒間なので、露光時間の中心は、ＶＤ周期の開始時点から１／１２０（＝（１／６０）／２）秒後となり、この時点のフォーカスレンズ３の位置0x160（μm）が、第４番目のＶＤ周期における重心履歴として記録されている。
【００６２】
そして、露光時間履歴（0x80）×重心履歴（0x160）＝0xB000が第４番目のＶＤ周期における露光時間履歴と重心履歴との積として記録されている。
【００６３】
時間の経過に伴うフォーカスレンズ３の動きと、露光時間をグラフにして表すと、図４のようになる。図４は横軸に時間をＶＤ周期単位で表し、縦軸にフォーカスレンズ３の位置を表したものであり、図中の線８１は、時間の経過に伴うフォーカスレンズ３の動きを表し、矢印８２は、露光されていた時間を表している。
【００６４】
同図に示されるように、フォーカスレンズ３の動きは一定ではなく、例えば、第１番目のＶＤ周期と第２番目のＶＤ周期においては、右上がりに同じ傾きで傾斜しているが、第３番目のＶＤ周期においては、傾きがやや緩やかになり、第４番目のＶＤ周期においては、横軸と並行になっている。
【００６５】
また、矢印８２に示されるように、露光時間は、（４つのＶＤ周期の間すべて露光されるものではなく）第２番目のＶＤ周期の途中から始まり第４番目のＶＤ周期の終了時点までとされている。
【００６６】
山登りオートフォーカスを行う場合、例えば、フォーカスレンズ３を少し移動させては止めて、所定の時間だけ露光させ、そのとき撮像センサ４から出力される信号に基づいて、ＡＦ検波部７が出力する焦点評価値を解析するようにすることもできるが、このような方法では、フォーカスレンズ３を、例えば、near方向からfar方向へ所定の距離だけ移動させて、最適な合焦点のサーチが完了するまで、すなわちオートフォーカスが完了するまでに多大な時間を要する。
【００６７】
このため、本発明を適用したビデオカメラにおいては、図４で示されるように、フォーカスレンズ３を移動させながら所定の時間だけ露光させ、そのとき撮像センサ４から出力される信号に基づいて、ＡＦ検波部７が出力する焦点評価値を解析する。しかし、この場合、上述したように、フォーカスレンズ３の動きは一定ではなく、４つのＶＤ周期の間すべて露光されるものではないので、フォーカスレンズ３が移動中に、ＡＦ検波部７から出力される焦点評価値を、（フォーカスレンズ３の）どの位置における評価値として解析すべきかが重要になる。
【００６８】
そこで、図３を参照して上述した露光時間履歴と重心履歴に基づいて、重心位置を算出する。上述した、露光時間履歴と重心履歴との積は、各ＶＤ周期において、移動しているフォーカスレンズ３の中心位置（重心履歴）を露光時間（露光時間履歴）によって、いわば重みづけしたものであり、露光時間履歴と重心履歴との積の総和を、露光時間の総和で割ったもの（フォーカスレンズ３の位置）を、４つのＶＤ周期の間の焦点評価値に対応するフォーカスレンズ３の位置とする。この位置は、所定の期間（いまの場合、４つのＶＤ周期の間）における焦点評価値が得られたとき、その期間中移動されていた（いまの場合、0x00μmから0x160μmまで）フォーカスレンズ３の、いわば代表位置となるものであり、本発明ではこの位置を重心位置と称する。
【００６９】
図３の例の場合、露光時間履歴と重心履歴との積の総和は、0x18000（＝0x3800＋0x9800＋0xB000）であり、露光時間の総和は、0x140（＝0x40+0x80＋0x80）なので、重心位置は、図３の矢印７２で示される0x133（＝0x18000/0x140）μmとなる。
【００７０】
次に、図５のフローチャートを参照して、ＡＦモジュール８ａにおいて、図３を参照して上述したように重心位置を算出するオートフォーカス準備処理について説明する。この処理は、撮像センサ４を構成する光電変換素子が、ＣＣＤイメージセンサにより構成されている場合、実行される。
【００７１】
ステップＳ１において、露光時間算出部４１は、入力部１４を介してユーザの指定に基づいて供給される信号に基づいて、露出を決定する。なお、露出は、ビデオカメラのＡＥ機能などによる指定に基づいて決定されるようにしてもよい。
【００７２】
ステップＳ２において、露光時間算出部４１は、ステップＳ１で決定された露出に対応する露光時間を算出する。
【００７３】
ステップＳ３において、重心位置算出部４４は、ステップＳ２で算出された露光時間と、フォーカスレンズ３の動きに基づいて、図３を参照して上述したように重心位置を求める。
【００７４】
このようにして重心位置が算出される。算出された重心位置は、図６に示されるように、ＡＦ機能により、例えば、山登り制御などによる合焦点のサーチを行うときに利用される。図６は、横軸に示されるフォーカスレンズ３の動きと、重心位置との関係を表す図である。ＡＦ機能において、合焦点のサーチを行うとき、例えば、フォーカスレンズ３を図中左側の至近側（near）から図中右側の無限遠側（far）に移動させサーチするものとする。ここで、所定の単位時間分（例えば、４ＶＤ周期分）のフォーカスレンズ３の移動距離をＳＰＤで表す。
【００７５】
山登り制御による合焦点のサーチを行うときは、予めサーチ開始位置（フォーカスレンズ３の移動開始位置）を、図５の処理により求められた重心位置の分だけ図中左側に送り込み（ＯＦＦＳＥＴし）、サーチ終了位置を、距離ＳＰＤから重心位置の値を引いた分だけ図中右側に送り込む（ＯＦＦＳＥＴする）。その結果、図中POS0乃至POS６で示される重心位置が、フォーカスレンズ３の移動距離ＳＰＤの中心となる。
【００７６】
このようにすることで、山登り制御を行う際、図７に示されるように、図中縦軸に示される焦点評価値と、図中横軸に示されるフォーカスレンズ位置の関係を解析し、焦点評価値が最も高い値となる合焦点を、迅速かつ正確に（この例では、POS３）を求めることができる。
【００７７】
図５を参照して上述したように、重心位置を算出するオートフォーカス準備処理を行うことにより迅速かつ正確に合焦点を求めることができるが、撮像センサ４を構成する光電変換素子が、ＣＭＯＳイメージセンサにより構成されている場合、ＣＭＯＳイメージセンサは、ＣＣＤイメージセンサとは動作原理（信号の読み出し方法など）が異なるため、オートフォーカス準備処理の内容を変更する必要がある。
【００７８】
図８と図９を参照してＣＣＤイメージセンサとＣＭＯＳイメージセンサの動作原理の違いについて説明する。
【００７９】
図８は、ＣＣＤイメージセンサの構成例を示すブロック図である。同図に示されるように、ＣＣＤイメージセンサには、露光された光を光電変換して電荷を生成し、蓄積するフォトダイオードが複数設けられており、この例では、図中最も左側の列に、上から順番にフォトダイオード１０１ａ乃至１０１ｄが配置されている。フォトダイオード１０１ａ乃至１０１ｄの右側の列には、同様に、フォトダイオード１０２ａ乃至１０２ｄ、フォトダイオード１０３ａ乃至１０３ｄ、およびフォトダイオード１０４ａ乃至１０４ｄがそれぞれ配置されている。なお、垂直方向に配列される各ダイオードを特に区別する必要がない場合、単に、フォトダイオード１０１乃至１０４と称する。
【００８０】
なお、この例では、ＣＣＤイメージセンサに、４列（垂直方向）×４列（水平方向）のフォトダイオードが配列されているが、実際にはもっと多くのフォトダイオードが配列される。
【００８１】
また、フォトダイオード１０１ａ乃至１０１ｄの右側には、垂直転送ＣＣＤ１２１が垂直方向に配列されている。垂直転送ＣＣＤ１２１には、フォトダイオード１０１ａ乃至１０１ｄのそれぞれに対して、３つの電極（図示せず）が配置され、これがフォトダイオード１０１ａ乃至１０１ｄから読み出した電荷を蓄積するレジスタとして機能する。また、図中下側に水平方向に配列された水平転送CCD１３０にも、垂直方向に連結されたレジスタ（垂直転送ＣＣＤ１２１）のセルを構成するように電極が配置されており、電極から供給される転送パルスにより、垂直転送ＣＣＤ１２１は、レジスタに蓄積した電荷を、順次、図中下方向に連結されたレジスタに転送して、水平転送ＣＣＤ１３０に出力する。
【００８２】
なお、垂直転送ＣＣＤ１２２乃至１２４の動作も、垂直転送ＣＣＤ１２１のそれと同様である。
【００８３】
電極から供給される読出しパルスに基づいて、フォトダイオード１０１乃至１０４に蓄積された電荷は、同期したタイミングで垂直転送ＣＣＤ１２１乃至１２４に読み出されることになる。すなわち、フォトダイオード１０１乃至１０４には、水平方向に伸びるように配置された各電極に共通に接続されており、水平方向に並ぶフォトダイオード１２１乃至１２４の電荷は、同期したタイミングで（同時に）垂直転送ＣＣＤ１２１乃至１２４に読み出される。また、垂直転送ＣＣＤ１２１乃至１２４がフォトダイオード１０１乃至１０４より出力された電荷を水平転送ＣＣＤ１３０に転送する際の転送パルスも、水平方向（垂直転送CCD１２１乃至１２４）に対して同期したタイミングで供給される。
【００８４】
そして、水平転送CCD１３０は、図示せぬ駆動電源から供給される転送パルスにより駆動され、垂直転送CCD１２１乃至１２４より転送されてきた電荷を出力端子１４１に出力する。その後、電荷は増幅され出力信号（映像（画像）の信号）となってＣＣＤイメージセンサから出力される。
【００８５】
このように、ＣＣＤには電荷保持機能があるため、垂直転送ＣＣＤ１２１乃至１２４を、フォトダイオード１０１乃至１０４から読み出される電荷の、いわばバッファメモリとして用いることができる。これにより、ＣＣＤイメージセンサにおいては、フォトダイオード１０１乃至１０４に蓄積された電荷が、同時に垂直転送CCD１２１乃至１２４に読み出され、フォトダイオード１０１乃至１０４のそれぞれは、自身に蓄積された電荷が読み出された時点から、同時に、再び電荷の蓄積を開始することになる。従って、ＣＣＤイメージセンサの中では電荷の蓄積に要する時間と読み出しに要する時間とを分離することができ、ＣＣＤイメージセンサの中においては、画素の位置にかかわらず、１画面の信号に蓄積時間（フォトダイオードに対する露光時間）の同時性をもたせることができる。
【００８６】
これに対してＣＭＯＳイメージセンサは、図９に示されるように構成されている。図９は、ＣＭＯＳイメージセンサの構成例を示すブロック図である。
【００８７】
同図に示されるように、ＣＭＯＳイメージセンサには、露光された光を光電変換して電荷を生成し、蓄積するフォトダイオードが複数設けられており、この例では、図中最も左側の列に、上から順番にフォトダイオード１５１ａ乃至１５１ｃが配置されている。フォトダイオード１５１ａ乃至１５１ｄの右側の列には、同様に、フォトダイオード１５２ａ乃至１５２ｃ、フォトダイオード１５３ａ乃至１５３ｃがそれぞれ配置されている。なお、垂直方向に配列される各ダイオードを特に区別する必要がない場合、単に、フォトダイオード１５１乃至１５３と称する。
【００８８】
なお、この例では、ＣＭＯＳイメージセンサに、３列（垂直方向）×３列（水平方向）のフォトダイオードが配列されているが、実際にはもっと多くのフォトダイオードが配列される。
【００８９】
また、フォトダイオード１５１ａ乃至１５１ｃには、垂直ＣＭＯＳスイッチ１７１ａ乃至１７１ｃがそれぞれ接続されている。この例では、フォトダイオード１５１ａと垂直ＣＭＯＳスイッチ１７１ａの組み合わせによりＣＭＯＳイメージセンサの中の１つの画素が構成され、同様に、フォトダイオード１５１ｂ（または１５１ｃ）と垂直ＣＭＯＳスイッチ１７１ｂ（または１７１ｃ）の組み合わせにより画素が構成される。
【００９０】
垂直ＣＭＯＳスイッチ１７１ａ乃至１７１ｃは、それぞれＭＯＳ型トランジスタスイッチで構成され、垂直方向走査シフトレジスタ１９１または水平方向走査シフトレジスタ１９２から出力されるパルスに基づいて、それぞれフォトダイオード１５１ａ乃至１５１ｃに蓄積された電荷を増幅して、信号（各画素に対応する信号）として出力するよう構成されている。
【００９１】
なお、垂直ＣＭＯＳスイッチ１７２ａ乃至１７２ｃ、および垂直ＣＭＯＳスイッチ１７３ａ乃至１７３ｃの動作も、垂直ＣＭＯＳスイッチ１７１ａ乃至１７１ｃのそれと同様である。
【００９２】
ＣＭＯＳイメージセンサにおいて、各画素の信号が出力される（読み出される）場合、垂直走査シフトレジスタ１９１から供給されるパルスにより水平方向に画素が一列選択される。例えば、垂直走査シフトレジスタ１９１に接続される回線１９１ａに所定の電圧のパルスが供給されることにより、垂直ＣＭＯＳスイッチ１７１ａ乃至１７３ａがONの状態になる。その後、水平走査シフトレジスタ１９２により、水平ＣＭＯＳスイッチ１８１乃至１８３が、左側から順次ＯＮされることにより、フォトダイオード１５１ａ乃至１５３ａと垂直ＣＭＯＳスイッチ１７１ａ乃至１７３ａの組み合わせによる、水平方向の１列の各画素の信号が、左側の画素の信号から順に、出力端子２００にそれぞれ出力されていく。
【００９３】
次に、垂直走査シフトレジスタ１９１に接続される回線１９１ｂに所定の電圧のパルスが供給されることにより、垂直ＣＭＯＳスイッチ１７１ｂ乃至１７３ｂがONの状態になり、水平走査シフトレジスタ１９２により、水平ＣＭＯＳスイッチ１８１乃至１８３が、左側から順次ＯＮされることにより、フォトダイオード１５１ｂ乃至１５３ｂと垂直ＣＭＯＳスイッチ１７１ｂ乃至１７３ｂの組み合わせによる、水平方向の１列の各画素の信号が、左側の画素の信号から順に、出力端子２００にそれぞれ出力されていく。
【００９４】
その後同様にして、フォトダイオード１５１ｃ乃至１５３ｃと垂直ＣＭＯＳスイッチ１７１ｃ乃至１７３ｃの組み合わせによる、水平方向の１列の各画素の信号が、左側の画素の信号から順に、出力端子２００にそれぞれ出力されていく。
【００９５】
ＣＭＯＳイメージセンサにおいては、このように図中左上に配置された画素（フォトダイオード１５１ａ）から、図中右下に配置された画素（フォトダイオード１５３ｃ）に向かって、それぞれの画素に蓄積された電荷に基づく信号が順次読み出されていく。また、各画素のフォトダイオードは、それぞれ自身に蓄積した電荷が読み出された時点から、再び電荷の蓄積を開始するので、ＣＭＯＳイメージセンサにおいては、１画面の中で、最初に読み出される図中左上の画素と、最後に読み出される図中右下の画素では、電荷の蓄積時間にずれ（ディレイ）が生じることになり、ＣＣＤイメージセンサのように、１画面の全ての画素の信号に蓄積時間（フォトダイオードに対する露光時間）の同時性をもたせることはできない。換言すれば、ＣＭＯＳイメージセンサにおいては、画素位置により蓄積時間（フォトダイオードに対する露光時間）の差（ディレイ）が生じることになる。
【００９６】
上述したように、ＣＣＤイメージセンサの場合、１画面の信号の蓄積時間（フォトダイオードに対する露光時間）に同時性をもたせることができるので、ＣＣＤイメージセンサにおいては、図１０に示されるように、制御露光時間（電子シャッタなどにより、イメージセンサに光を当てるように制御される時間）と、ＣＣＤイメージセンサの中のフォトダイオードが電荷を蓄積する時間（実際の露光時間）は、画素位置にかかわらずほぼ同じものとなる。
【００９７】
これに対して、ＣＭＯＳイメージセンサの場合、画素位置により蓄積時間（フォトダイオードに対する露光時間）の差（ディレイ）が生じる。例えば、図１１に示されるように、ＣＭＯＳイメージセンサの全領域２３１の中で、水平方向の第３番目と第４番目のライン（列）上に配置された枠２５１で囲まれる範囲（以後、Ａ枠と称する）の画素、水平方向の第５番目と第６番目のライン上に配置された枠２５２で囲まれる範囲（以後、Ｂ枠と称する）の画素、水平方向の第７番目と第８番目のライン上に配置された枠２５３で囲まれる範囲（以後、Ｃ枠と称する）の画素では、それぞれフォトダイオードが電荷の蓄積を開始するタイミングおよび終了するタイミングが異なることになる。つまり、ＣＭＯＳイメージセンサにおいては、制御露光時間と、フォトダイオードが電荷を蓄積する、実際の露光時間とが異なってくる。
【００９８】
すなわち、図１２に示されるように、Ａ枠の画素の露光時間は、水平方向の第１番目のライン上に配置された画素の露光時間と比較して、２ライン分のディレイ（Ａ枠ディレイ）が生じる。同様に、Ｂ枠の画素の露光時間は、水平方向の第１番目のライン上に配置された画素の露光時間と比較して、４ライン分のディレイ（Ｂ枠ディレイ）が生じ、Ｃ枠の画素の露光時間は、水平方向の第１番目のライン上に配置された画素の露光時間と比較して、６ライン分のディレイ（Ｃ枠ディレイ）が生じることになる。なお、ここでは、説明を簡単にするため、ＣＭＯＳイメージセンサの全領域２３１の中における、垂直方向の画素位置の違いによるディレイのみを考えるものとする。
【００９９】
従って、ＣＭＯＳイメージセンサの場合、制御露光時間（電子シャッタなどにより、イメージセンサに光を当てる時間）と、ＣＭＯＳイメージセンサの中のフォトダイオードが電荷を蓄積する、実際の露光時間との関係は、図１３に示されるようになる。すなわち、制御露光時間に対して、Ａ枠の実際の露光時間（Ａ枠露光時間）は、制御露光時間の開始時点からＡ枠ディレイが経過した時点から開始され、第４番目のラインの露光が終了するまでの時間とされる。同様に、Ｂ枠の実際の露光時間（Ｂ枠露光時間）、またはＣ枠の実際の露光時間（Ｃ枠露光時間）も同図に示されるように、それぞれ制御露光時間とは異なるものとなる。
【０１００】
このため、撮像センサ４を構成する光電変換素子が、ＣＭＯＳイメージセンサにより構成されている場合、ＣＭＯＳイメージセンサの中のどの範囲（の画素）を利用して、オートフォーカスを行うかを考慮する必要がある。すなわち、オートフォーカスを行う場合、図３を参照して上述した重心位置を算出する必要があるが、重心位置は、露光時間履歴と重心履歴に基づいて、算出されるので、露光時間を正しく与えなければ正確な重心位置を算出することはできない。
【０１０１】
そこで、本発明を適用したＡＦモジュール８ａには、図２を参照して上述したように、オートフォーカスで利用するＣＭＯＳイメージセンサの中の所定の範囲（以後、ＡＦ枠と称する）を選択するＡＦ枠選択部４２と、ＡＦ枠に対応するディレイを算出するディレイ算出部４３が設けられている。ディレイ算出部４３により算出されたディレイに基づいて、制御露光時間を補正して、実際の露光時間を算出すれば、撮像センサ４を構成する光電変換素子が、ＣＭＯＳイメージセンサにより構成されている場合であっても、正確な重心位置を算出することができる。
【０１０２】
次に、図１４のフローチャートを参照して、図５のオートフォーカス準備処理に対応するＣＭＯＳ用オートフォーカス準備処理について説明する。この処理は、撮像センサ４を構成する光電変換素子が、ＣＭＯＳイメージセンサにより構成されている場合、実行される。
【０１０３】
ステップＳ３１において、露光時間算出部４１は、入力部１４を介してユーザの指定に基づいて供給される信号に基づいて、露出を決定する。なお、露出は、ビデオカメラのAE機能などによる指定に基づいて決定されるようにしてもよい。
【０１０４】
ステップＳ３２において、露光時間算出部４１は、ステップＳ３１で決定された露出に対応する制御露光時間を算出する。
【０１０５】
ステップＳ３３において、ＡＦ枠選択部４２は、ＡＦ枠の選択を行う。ＡＦ枠は、上述したように、オートフォーカスで利用するＣＭＯＳイメージセンサの中の所定の範囲であり、例えば、図１１に示されるＡ枠、Ｂ枠、またはＣ枠のいずれかが選択される。あるいはまた、図１１に示されるＡ枠とＢ枠を合わせたもの、Ａ枠乃至Ｃ枠をすべて合わせたものがＡＦ枠として選択されてもよい。
【０１０６】
ステップＳ３４において、ディレイ算出部４３は、ステップＳ３３で選択されたＡＦ枠に基づいて、ディレイを算出する。例えば、ステップＳ３３で、ＡＦ枠としてＡ枠が選択された場合、ステップ３４では、図１２を参照して上述したＡ枠ディレイを、選択されたＡＦ枠に対応するディレイとして算出する。
【０１０７】
ステップＳ３５において、ディレイ算出部４３は、ステップＳ３２で算出された制御露光時間を、ステップＳ３４で算出されたディレイに基づいて補正し、実際の露光時間を算出する。例えば、ステップＳ３３で、ＡＦ枠としてＡ枠が選択された場合、ステップＳ３５では、図１３を参照して上述したＡ枠露光時間が算出される。また、ステップＳ３３で、ＡＦ枠としてＡ枠乃至Ｃ枠をすべて合わせたものが選択された場合、ステップＳ３５では、図１３におけるＡ枠露光時間の開始時点からＣ枠露光時間の終了時点までの時間が実際の露光時間として算出される。
【０１０８】
そして、ステップＳ３６において、重心位置算出部４４は、ステップＳ３５で算出された実際の露光時間と、フォーカスレンズ３の動きに基づいて、重心位置を求める。なお、算出された重心位置は、上述した場合と同様に、ＡＦ機能により、例えば、山登り制御などによるフォーカス位置のサーチを行うときに利用される。
【０１０９】
このようにして、ＣＭＯＳイメージセンサを用いて撮像センサ４を構成した場合の重心位置の算出が行われる。重心位置の算出にあたっては、ＡＦ枠を選択して、ディレイを算出するようにしたので、撮像センサ４が、画素位置により電荷の蓄積時間にディレイが生じるＣＭＯＳイメージセンサで構成されていても、正確な重心位置を算出することができる。
【０１１０】
撮像センサ４がＣＭＯＳイメージセンサにより構成されるビデオカメラにおいては、例えば、フォーカスレンズ３の位置を早い速度で移動させる場合、露出が大きく設定されていることにより露光時間が長く設定されるなどの場合、図５を参照して上述した方法で重心位置を算出して、オートフォーカスを行うと、正確な合焦点を得られない恐れがあるが、図１４を参照して上述した方法で重心位置を算出して、オートフォーカスを行うことにより、フォーカスレンズ３の位置を早い速度で移動させても、また、露光時間が長く設定されていても正確な合焦点を得られるようにすることができる。
【０１１１】
撮像センサ４に、ＣＭＯＳイメージセンサを用いることにより、撮像センサ４の個々の画素で信号をいったん増幅してから読み出すことができるので、撮像センサ４にＣＣＤイメージセンサを用いる場合と比較して信号伝送経路などから受けるノイズの影響を小さくすることができる。
【０１１２】
また、ＣＭＯＳイメージセンサの製造には、ＣＣＤイメージセンサのように特有のプロセスは必要なく、既存のメモリやＬＳＩを製造するプロセスをそのまま使うことができるので、イメージセンサの製造コストを抑制することができるとともに、撮像素子としての機能だけではなく、信号処理やＩ/Ｏなどの複数の周辺回路を同じチップ上に形成でき、装置を小型化することができる。
【０１１３】
さらに、ＣＣＤイメージセンサでは垂直ＣＣＤと水平ＣＣＤを駆動するために正負合わせて３電源が必要であるが、ＣＭＯＳイメージセンサでは低電圧単一電源があればよいので、ＣＭＯＳイメージセンサにより撮像センサ４を構成することにより、ＣＣＤイメージセンサにより撮像センサ４を構成する場合と比較して、装置の消費電力を抑制することができる。
【０１１４】
この結果、本発明によれば、ＣＭＯＳセンサを利用して、低コストで、正確なオートフォーカス機能をもったビデオカメラを実現することができる。
【０１１５】
以上の実施の形態においては、ビデオカメラを例に挙げて説明したが、本発明をディジタルスチルカメラに適用することも勿論可能である。
【０１１６】
なお、上述した一連の処理は、ハードウエアにより実行させることもできるし、ソフトウエアにより実行させることもできる。この場合、例えば、ビデオカメラには、図１５に示されるようなコンピュータ３００が含まれる。
【０１１７】
図１５において、CPU（Central Processing Unit）３０１は、ROM（Read Only Memory）
３０２に記憶されているプログラム、または記憶部３０８からRAM（Random Access Memory）３０３にロードされたプログラムに従って各種の処理を実行する。RAM３０３にはまた、CPU３０１が各種の処理を実行する上において必要なデータなども適宜記憶される。
【０１１８】
CPU３０１、ROM３０２、およびRAM３０３は、バス３０４を介して相互に接続されている。このバス３０４にはまた、入出力インタフェース３０５も接続されている。
【０１１９】
入出力インタフェース３０５には、キーボード、マウスなどよりなる入力部３０６、CRT(Cathode Ray Tube)、LCD(Liquid Crystal display)などよりなるディスプレイ、並びにスピーカなどよりなる出力部３０７、ハードディスクなどより構成される記憶部３０８、モデム、ネットワークインタフェースカードなどより構成される通信部３０９が接続されている。通信部３０９は、インターネットを含むネットワークを介しての通信処理を行う。
【０１２０】
入出力インタフェース３０５にはまた、必要に応じてドライブ３１０が接続され、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、或いは半導体メモリなどのリムーバブルメディア３１１が適宜装着され、それらから読み出されたコンピュータプログラムが、必要に応じて記憶部３０８にインストールされる。
【０１２１】
上述した一連の処理をソフトウエアにより実行させる場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、インターネットなどのネットワークや、リムーバブルメディア３１１などからなる記録媒体からインストールされる。
【０１２２】
なお、この記録媒体は、図１５に示される、装置本体とは別に、ユーザにプログラムを配信するために配布される、プログラムが記録されている磁気ディスク（フロッピディスク（登録商標）を含む）、光ディスク（CD-ROM(Compact Disk-Read Only Memory),DVD(Digital Versatile Disk)を含む）、光磁気ディスク（MD（Mini-Disk）（登録商標）を含む）、もしくは半導体メモリなどよりなるリムーバブルメディア３１１により構成されるものだけでなく、装置本体に予め組み込まれた状態でユーザに配信される、プログラムが記録されているROM３０２や、記憶部３０８に含まれるハードディスクなどで構成されるものも含む。
【０１２３】
なお、本明細書において上述した一連の処理を実行するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】本発明を適用したビデオカメラの構成例を示すブロック図である。
【図２】図１のＡＦモジュールの詳細な構成例を示すブロック図である。
【図３】重心位置の算出方法の例を説明する図である。
【図４】時間の経過と、フォーカスレンズの位置の関係を説明する図である。
【図５】オートフォーカス準備処理を説明するフローチャートである。
【図６】重心位置をオフセットする例を示す図である。
【図７】山登りオートフォーカスにおける焦点評価値とフォーカスレンズ位置の関係を示すグラフである。
【図８】ＣＣＤイメージセンサの構成例を示すブロック図である。
【図９】ＣＭＯＳイメージセンサの構成例を示すブロック図である。
【図１０】ＣＣＤイメージセンサにおける制御露光時間と、実際の露光時間の関係を示す図である。
【図１１】ＡＦ枠の例を示す図である。
【図１２】ＡＦ枠とディレイの関係を説明する図である。
【図１３】ＡＦ枠と露光時間の関係を説明する図である。
【図１４】ＣＭＯＳ用オートフォーカス準備処理を説明するフローチャートである。
【図１５】コンピュータの構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１２５】
３  フォーカスレンズ，  ４  撮像センサ，  ７  ＡＦ検波部，  ８  カメラコントローラ，  ８ａ  ＡＦモジュール，  ９  レンズドライバ，  １２  撮像素子ドライバ，  １４  入力部，  ４１  露光時間算出部，  ４２  ＡＦ枠選択部，  ４３  ディレイ算出部，  ４４  重心算出部，  ４５  ＡＦ制御部，  ３０１  ＣＰＵ，  ３０２  ＲＡＭ，  ３０３  ＲＯＭ，  ３０８  記憶部，  ３１１  リムーバブルメディア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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